Diapositiva 1 - Architetti Camuni

SIMULAZIONE DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE
DEGLI EDIFICI IN REGIME DINAMICO
Introduzione a EnergyPlus
Ordine degli Architetti, Pianificatori, Paesaggisti e
Conservatori della Provincia di Brescia
1
Argomenti trattati
 Introduzione ai Modelli di Simulazione Dinamica
 EnergyPlus: Caratteristiche Generali, Principali GUI Disponibili, Semplificazione del Modello
 Introduzione alle Tecniche di Modellazione Impiantistica
 Le Fasi Principali di un Tipico Progetto di Simulazione
 Weather Data File: Cos’è, Dove si Scarica, Come e Quando Personalizzarlo
2
Arch. Angelo Martucci. Chi???
3
La Conduzione di Calore e il Postulato di Fourier
∆𝑇
𝑄
= −λ 𝐴 Δτ
[Wh]
Materiale Isotropo (proprietà termofisiche
indipendenti
∆𝑥
 Materiale Omogeneo

dalla direzione)
La trasmissione
calore
avviene
nel differenza
senso del

Proporzionalità del
diretta
tra flusso
termico,
di
temperatura
earea
areadella
dellasezione
sezione
temperatura,
della
di tempo.
∆𝑇e intervallo
gradiente
negativo
temperatura,
ovvero
dalla
𝑄 = −λ 𝐴
[W]
zonaProporzionalità
più calda allainversa
zona più
in accordo
col 2°

tra fredda,
flusso termico
e lunghezza
∆𝑥
della barra.
Principio
della Termodinamica!
 λ è la Conducibilità Termica del materiale [W/mK]

A è laANCHE
superficie
dal flusso
di calore [m2] MA
VALIDO
INinteressata
REGIME NON
STAZIONARIO,
NON
E’ èADATTO
A RAPPRESENTARE
SISTEMA AD
 ΔT
la differenza
di temperatura T1–TUN
2 tra la superficie
ELEVATA
CAPACITA’
TERMICA.
a temperatura
più alta
e quella a temperatura più bassa
 Δx è lo spessore dell’elemento considerato
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Le Isoterme in Regime Stazionario e in Regime Variabile
REGIME STAZIONARIO:
RELATIVAMENTE
ALLA CAPACITA’ TERMICA:
intersecano
tra di
loro
 non
Può siessere
usatamaiper
smorzare
le oscillazioni di
interna onelper
limitare i picchi di
 temperatura
sono fisse e invariabili
tempo
temperatura.
REGIME
(O DINAMICO):
 Può VARIABILE
essere problematica
nei casi in cui si voglia una
risposta termica molto rapida.
 Sono mobili e deformabili
Visualizzazione delle isoterme nell’Analisi agli Elementi Finiti del nodo
Serramento-Parete.
5
Modelli di calcolo in Regime Dinamico e in Regime Stazionario: differenze
 La variazione temporale con cadenza oraria e sub-oraria dei parametri climatici che
caratterizzano il contesto territoriale in cui si inserisce l’edificio oggetto di indagine
(temperatura, umidità relativa, radiazione solare, velocità del vento ecc.)
 La variazione temporale e comunque in risposta alle modificazioni istantanee dei
parametri ambientali esterni, di tutti i parametri microclimatici e sistemici interni
(temperatura, umidità relativa, risposta degli impianti ecc.)
Variabilità delle condizioni al contorno: guadagni interni
6
Quando ricorrere al Modello Stazionario e quando a quello Dinamico
MODELLO STAZIONARIO
MODELLO DINAMICO
 Stima dei carichi termici di picco
 Stima dei carichi termici effettuata sulla
base delle effettive condizioni di utilizzo
del sistema edificio-impianti (ambientali,
occupazionali, gestionali ecc.)
 Dimensionamento impianti e/o Edificio
 Indice di Prestazione Stagionale
 Certificazione Energetica degli Edifici
 Dimensionamento di tutti i sistemi e i
sottosistemi (impiantistici, geometrici,
costruttivi), e stima delle prestazioni in
condizioni di esercizio realistiche.
 Valutazione di soluzioni complesse
 Ottimizzazione sin dalle primissime fasi
di progetto del sistema edificio-impianti
 Sensitivity Analysis
 LCA, stima dei tempi di ritorno ecc.
 …
7
La Modellazione del Sistema Edificio-Impianti
8
Flussi di Energia negli Edifici
9
Principali output ottenibili da una Simulazione in Regime Dinamico
 Stima dei consumi energetici termici stagionali
 Calcolo delle emissioni di CO2 del fabbricato
 Stima dei costi di gestione dell'edificio
 Verifica del comportamento termico/inerziale dell'involucro edilizio
 Verifica della formazione di condensa superficiale e interstiziale
 Ottimizzazione della forma geometrica dell'edificio
 Dimensionamento ottimale degli impianti termici e relativi sottosistemi
 Valutazione della produzione di energia da fonti rinnovabili
 Verifica di illuminamento naturale ed artificiale dei locali
 Valutazione delle condizioni di comfort termico per ciascun locale
 Verifica dell'efficacia di strategie di ventilazione naturale
 Analisi della generazione e rimozione degli inquinanti
 …
10
Principali campi di applicazione della Simulazione in Regime Dinamico
 Valutazione delle prestazioni energetiche e di comfort ambientale di un edificio, sia esso
esistente o in fase di progetto.
 Valutazione comparata con edificio di baseline applicata al rilascio della Certificazione
LEED® secondo quanto disposto dall’Appendice G della norma ASHRAE 90.1-2010.
 Studio parametrico finalizzato all'individuazione delle interdipendenze tra le variabili oggetto
di indagine, quantificandone la reciproca influenza (sensitivity analysis). In alternativa, la
simulazione dinamica parametrica può essere convenientemente usata sin dalle primissime
fasi di progettazione di un edificio per l'individuazione e l'ottimizzazione delle migliori
soluzioni progettuali dato un set di ipotesi tra loro alternative.
 Simulazione dinamica con calibrazione del modello a supporto dell'attività di Energy Audit.
ATTENZIONE: I software di simulazione dinamica vengono usati prevalentemente con finalità
comparativa (es. Prima Vs. Dopo) e solo raramente per prevedere in termini assoluti le
prestazioni energetiche dell’edificio oggetto di indagine.
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Modelli Forward e Modelli Inverse/Calibrated: differenze
Un modello si dice calibrato quando i dati di input vengono iterativamente corretti a partire dai
dati reali misurati in sito (generalmente gli output che si desidera ottenere attraverso il processo
di simulazione), al fine di ottenere una descrizione estremamente precisa dell'edificio oggetto di
studio, da utilizzarsi poi per lo studio di problematiche specifiche.
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La scomoda verità dei Modelli Forward
 Input identici generano risultati
profondamente diversi a seconda
del motore calcolo utilizzato.
 I consumi preventivati possono
scostarsi anche del 100% rispetto
a quanto misurato in sito, in
funzione della quantità e della
qualità delle informazioni disponibili
in fase di simulazione.
 I software di simulazione lavorano
al meglio per finalità comparative
tra casi alternativi.
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Lo stato occupazionale e le abitudini dell’utente quali fattori determinanti
Conduttori differenti in edifici identici possono causare una variazione fino al 400% nel consumo
di energia. Le motivazioni chiave sono:
 Settaggi / differenti modalità di utilizzo del termostato
 Modalità di apertura delle finestre
 Carichi elettrici differenti
 Stato occupazionale nell’arco della giornata
 Densità occupazionale
 …
14
Principali software di Simulazione Dinamica disponibili sul mercato
15
Motivi della loro scarsa diffusione
La definizione consapevole di modelli qualitativamente elevati e in grado di restituire risultati coerenti
rispetto alla finalità che si intende perseguire richiede:
 profonda conoscenza del sistema studiato
 quantità e qualità dei dati di input
 definizione coerente delle richieste di output
Tempi di modellazione molto elevati
Costi di modellazione molto elevati
Solide competenze tecniche
 file meteorologico affidabile
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EnergyPlus: caratteristiche generali
 Motore di simulazione a struttura modulare basato sui programmi a compilazione testuale
BLAST (Building Loads Analysis and System Thermodynamics) e DOE-2, sviluppati nel
corso degli anni 80 per contrastare la crisi energetica.
 Gratuito, Open-Source, Cross Platform (Windows, Mac OS X, Linux)
 Il suo sviluppo è finanziato dal Building Technology Office (BTO) del Department of Energy
Americano.
 Consente di simulare sia i consumi energetici (termici, di ventilazione, di illuminazione, delle
utenze elettriche e di processo) che il consumo di acqua negli edifici.
 Frequenza di aggiornamento del software: 2 volte/anno
 Scaricabile da: https://energyplus.net/
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EnergyPlus: caratteristiche generali
 Due tipologie di simulazione: la Run Weather File Simulation, finalizzata alla valutazione
delle prestazioni energetiche del sistema-edificio durante un arco temporale definito, e la
Run Design Day Simulation, come simulazione in condizioni di progetto per la
determinazione dei carichi termici e il dimensionamento degli impianti HVAC.
 Timestep: frequenza sub-oraria con cui il motore di calcolo interpola i dati di input sino alla
convergenza del sistema modellizzato.
 Scheduling: schedulizzazione temporale per la definizione del funzionamento dei sistemi,
delle modalità di fruizione da parte dell’utenza e della gestione di qualsivoglia sistema
tecnologico.
 Analisi del comfort termico basata su attività, temperatura interna, umidità ecc.
 Modellizzazione avanzata delle superfici vetrate e dei sistemi di controllo.
 Tre alternative per la definizione dei sistemi impiantistici: Simple, Compact e Detailed.
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Lo schema di funzionamento
 Il cuore di E+ consta di due motori: l’Heat and
Mass Balance Simulation (per la simulazione dei
carichi termici) e il Building Systems Simulation
(per la simulazione degli impianti).
 I dati generati durante i vari timestep di simulazione
vengono rimbalzati n volte (n = timesteps) tra i due
motori fino a quando il calcolo non giunge a
convergenza. I risultati di output sono dunque
ottenuti per interpolazione.
 L’architettura a moduli plug-in permette un continuo
aggiornamento del motore di simulazione e dei
relativi contenuti.
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EnergyPlus: cosa non è
ATTENZIONE: EnergyPlus non è un SW di progettazione, ma di supporto alla progettazione e non
entra nel merito della qualità dei dati immessi dall’operatore. Pertanto, i controlli che il motore
esegue in fase di calcolo sono quasi unicamente di carattere formale → a essere verificata è la
reciproca congruenza dei dati immessi, non la sensatezza del dato in sé. Per il resto TUTTO viene
simulato così com’è!
Garbage IN
Garbage OUT
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Motore di calcolo senza interfaccia grafica nativa
La difficoltà maggiore per i neofiti di
EnergyPlus è la mancanza di una GUI
(Graphical User Interface) nativa che
faccia da tramite tra le intenzioni del
professionista e le necessità descrittive
di EnergyPlus
Schermata principale del SW EnergyPlus
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Principali Third-Party GUI: DesignBuilder
 É la GUI più nota e diffusa.
 Software a pagamento con costo di
licenza che varia da 699 a 2799
€/anno a seconda del pacchetto
moduli prescelto.
 Integra Radiance.
 Ottimizzato per la modellazione, la
simulazione e il calcolo dei crediti
secondo le direttive dell’Appendice
G della norma ASHRAE 90.1-2007
per il rilascio della certificazione
LEED.
Schermata principale del SW DesignBuilder
 Tra i moduli attivabili, vi è anche
quello per la simulazione CFD.
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Principali Third-Party GUI: Simergy
 Interfaccia completamente gratuita,
sviluppata dal Lawrence Berkeley
National Lab, con il supporto di altri
soggetti pubblici e privati.
 Permette la creazione di molteplici
alternative di progetto all’interno
dello stesso modello.
 Include un vasto database di sistemi
impiantistici standard, compresi tutti
i sistemi di baseline previsti dalla
norma ASHRAE 90.1-2010 per il
rilascio della certificazione LEED.
Schermata principale di Simergy
 Integra Radiance
 Consente l’importazione di file *.idf
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OpenStudio: una suite Open Source per modellare usando SketchUp
In alternativa alle Third-Party GUI precedentemente descritte, è possibile ricorrere, sia per la
modellazione geometrica che per l’implementazione dei dati di input, a OpenStudio, una
interessante suite multi-purpose gratuita sviluppata da NREL. Tra le sue caratteristiche principali:
 Attraverso apposito plug-in, consente di costruire il modello geometrico all’interno del
software di modellazione 3D Google SketchUp e di esportare l’idf relativo.
 Permette di descrivere il modello usando i moduli base di EnergyPlus (poco adatto a
modellazioni complesse).
 Fornisce un tool di simulazione parametrica base e uno di visualizzazione/confronto dei
risultati ottenuti.
 Liberamente scaricabile da: https://www.openstudio.net/
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SketchUp e OpenStudio per la modellazione geometrica
Modellazione geometrica in Google SketchUp + Implementazione dati e Simulazione in OpenStudio
25
Altre Third-Party GUI
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Third-Party GUI: occorre fare chiarezza
ATTENZIONE: è bene notare che tutte le interfacce grafiche oggi presenti sul mercato, da
DesignBuilder a Simergy, permettono di gestire unicamente una piccola frazione dei moduli resi
disponibili da EnergyPlus. Pertanto, per configurazioni complesse, il professionista sarà comunque
vincolato all’implementazione testuale dei dati di input.
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Definire lo scopo della Simulazione
Vista la complessità della modellazione, bisogna SEMPRE aver ben chiare le motivazioni che hanno
reso necessaria la simulazione e quindi la qualità e la quantità delle informazioni che si vuole
ottenere. Dallo scopo della simulazione dipenderanno direttamente:
 Il livello di definizione dei dati di input (cosa posso «tagliare» nel modello?)
 Il livello di definizione dei dati di output (quali risultati ottenere? Con quale frequenza?)
 La rapidità / semplicità di costruzione del modello
 La rapidità / semplicità di interpretazione dei risultati ottenuti
 Le possibilità di errore o di cattiva implementazione dei dati di input
 La rapidità / semplicità delle operazioni di Debug
NECESSITA’ DI DEFINIRE UNA STRATEGIA DI SEMPLIFICAZIONE DEL MODELLO!
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I Tipo: Semplificazione Geometrica
Spazi omogenei per orientamento, modalità di partizionamento,
destinazione d’uso, modalità di gestione ecc. possono essere
accorpati in un’unica zona termica e le partizioni verticali e/o
orizzontali ridotte a Internal Mass. Le Internal Mass possono
essere definite come «cubi» ideali che, in fase di simulazione,
replicano l’effetto di inerzia termica degli elementi eliminati
all’interno della macro-zona termica.
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II Tipo: Semplificazione Impiantistica
In funzione dello scopo della simulazione, è possibile valutare se e quali sistemi impiantistici
implementare nella descrizione del modello, nonché il relativo livello di dettaglio.
Se vi è qualche sistema o subsistema, che con ragionevole certezza si ritiene non avere alcuna
influenza sulle informazioni che si intendono ottenere, il professionista può valutare la
possibilità di non implementare detta porzione all’interno del modello.
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Norma generale per la Semplificazione del modello
Se vi è qualche informazione, elemento, dettaglio che con ragionevole certezza si ritiene non
avere alcuna influenza sui risultati che si intendono ottenere, il professionista può valutare la
possibilità di non implementare dette porzioni all’interno del modello.
Si tiene a precisare che qualsivoglia operazione di semplificazione deve essere attentamente
valutata dal professionista incaricato, in quanto un’errata valutazione può portare all’ottenimento
di risultati macroscopicamente sbagliati.
POSSIBILE SOLUZIONE: SENSITIVITY ANALYSIS
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Come calcola la temperatura EnergyPlus?
EnergyPlus schematizza gli impianti in loop.
Per semplicità, ciascun loop viene suddiviso
in due parti: la «Supply Side» (quella cioè
relativa ai generatori) e la «Demand Side»
(relativa cioè ai terminali di emissione).
 Al volume d’aria di una zona viene
assegnata capacità di accumulo di
calore e umidità. Gli effetti di tale
capacità vengono dunque simulati
attraverso equazioni differenziali di 1°
ordine.
 Durante ciascun timestep, i nuovi valori
di temperatura e umidità relativa
vengono predetti usando i valori
precedentemente calcolati e mantenuti
costanti durante la simulazione del
sistema. Questi valori vengono infine
corretti usando i risultati provenienti
dalla simulazione del sistema stesso.
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Tecniche di modellazione degli impianti HVAC in EnergyPlus
TRE PRINCIPALI TECNICHE DI MODELLAZIONE
HVAC IN ENERGYPLUS
Descrizione estesa dei sistemi
HVAC attraverso l’IDF Editor di
EnergyPlus
Descrizione semplificata dei
sistemi HVAC usando i
template disponibili nell’IDF
Editor di EnergyPlus
Usare un’interfaccia grafica che
compili autonomamente tutti i
moduli necessari all’interno
dell’IDF Editor.
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01. Descrizione Estesa dei Sistemi HVAC attraverso l’IDF Editor
Metodo di Input: Testuale
Pro
 Il modello di un impianto consta di
diversi componenti che sono connessi
fisicamente tra loro da canali, tubature,
valvole ecc. Ognuno di questi deve
avere un nodo di immissione (inlet) e
uno di uscita (outlet) e deve essere
opportunamente descritto attraverso la
creazione di uno o più oggetti.
 Consente di descrivere e simulare quasi
tutti i sistemi HVAC presenti sul
mercato.
 Tutti i componenti sono connessi tra loro
per formare il loop di sistema (es.
Circuito dell’acqua refrigerata).
 Richiede una notevole quantità di dati di
input → Disponibilità? Qualità? …
 Infinite possibilità di personalizzazione.
 Più di 500 file d’esempio disponibili nella
directory di installazione.
Contro
 Possono essere necessarie diverse
settimane per sviluppare un modello.
 Nessuna flessibilità di modifica
 Input testuale e non grafico.
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Definire i Loop
 I loop definiscono lo spostamento di
massa ed energia all’interno del sistema
HVAC:
 Loop dell’acqua calda
 Loop dell’acqua refrigerata
 Per semplicità di lettura del modello i
loop principali sono divisi in sotto-loop.
 I sotto-loop dividono il loop principale in
due parti, così distinguendo tra «Supply
Side» e «Demand Side»
 Loop del condensatore
 Loop del recuperatore di calore
Diamo un’occhiata ai Loop!
 …
 I sistemi sono definiti da rami e
componenti, i quali sono connessi tra
loro da nodi per formare un loop chiuso.
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Demand Side e Supply Side
 Il sotto-loop Plant Demand Side contiene i macchinari che creano un carico nell’impianto.
Nella fattispecie, i terminali di emissione chiamati a contrastare i carichi termici di zona.
 Il sotto-loop Plant Supply Side si compone dei macchinari chiamati a soddisfare il carico
richiesto dalla Demand Side (es. Generatore).
 Ciascun sotto-loop Demand Side deve essere direttamente connesso al corrispettivo sottoloop Supply Side.
36
02. Descrizione Semplificata attraverso Templates
Metodo di Input: Testuale
Pro
 Questo gruppo di oggetti permette di
specificare le caratteristiche di termostati
semplici e di configurazioni HVAC
preimpostate.
 Permette la descrizione rapida di diversi
sistemi impiantistici di uso comune negli
Stati Uniti.
 A differenza di tutti gli altri oggetti di
EnergyPlus, gli HVACTemplates non
sono gestiti direttamente dal motore di
calcolo. Al contrario, essi vengono preprocessati ed espansi da un programma
esterno chiamato ExpandObjects.
 È possibili modificare ex post gli oggetti
espansi nel corso della simulazione di
lancio.
Contro
 L’opzione è resa disponibile unicamente
per una decina di sistemi impiantistici
ad aria
 Input testuale e non grafico
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HVAC Templates: un paio di esempi
Air-to-Air Heat Pump Systems
 HVACTemplate:Thermostat
 HVACTemplate:Zone:PTHP
Direct-Expansion cooling, packaged and
split systems simulations
 HVACTemplate:Thermostat
 HVACTemplate:Zone:Unitary
 HVACTemplate:System:Unitary
Direct-Expansion Heat Pump Systems
 HVACTemplate:Thermostat
VAV systems using with Boilers and aircooled Chillers
 HVACTemplat:Thermostat
 HVACTemplate:Zone:VAV
 HVACTemplate:System:VAV
 HVACTemplate:Plant:ChilledWaterLoop
 HVACTemplate:Plant:HotWaterLoop
 HVACTemplate:Plant:Chiller
 HVACTemplate:Plant:Boiler
VAV Systems using Direct-Expansion
Cooling
 HVACTemplate:Zone:Unitary
Fan-Coil Systems with Boiler and Chiller
 HVACTemplate:System:UnitaryHeatPump
…
38
03. Implementazione attraverso interfaccia grafica
Metodo di Input: Grafico
Pro
 La maggior parte delle GUI disponibili
consente di creare sistemi personalizzati
utilizzando moduli drag and drop o, in
alternativa, di implementare modelli
predefiniti (templates).
 Implementazione e descrizione del
sistema molto rapida.
 Ciascun modulo componente conserva
un certo grado di personalizzazione
all’interno del sistema.
 Visualizzazione grafica degli errori di
connessione.
 Rapida presa di coscienza dei loop già
implementati
Contro
 Non tutti i sistemi sono implementabili
ed è spesso necessario modificare il file
con input testuale per creare loop più
complessi (es. CHP)
 L’implementazione grafica può alterare
il flusso logico di implementazione dati,
confondendo l’utente.
39
Implementazione attraverso interfaccia grafica
40
La quarta via: co-simulazione in Building Controls Virtual Test Bed (BCVTB)
Metodo di Input: Misto grafico + Testuale
Pro
 Permette a SW di simulazione differenti
(es. E+ con Modelica) di scambiarsi dati
a mano a mano che procedono nella
generazione degli output.
 OpenSource
 OBIETTIVO: espandere le potenzialità
dei singoli programmi e massimizzare le
possibilità di personalizzazione del
modello.
 EnergyPlus può essere accoppiato a:
 MATLAB/Simulink
 Modelica
 Ptolemy
 Aumenta le possibilità di simulazione
 Consente lo sviluppo di nuovi algoritmi
di controllo
 Consente di sviluppare nuovi sistemi
HVAC o di simulare soluzioni non
ancora implementate nel SW di calcolo.
Contro
 Occorre essere utenti esperti di più SW
 Capacità di coding necessarie
 Scarsa flessibilità di modifica
 Radiance
41
Costruzione del Modello in 4 fasi. Fase I: Modellazione Geometrica
La costruzione del modello avviene attraverso il SW di
modellazione 3D Google SketchUp. Con alcuni semplici
comandi il plug-in OpenStudio permette di definire:
 Zone termiche e relative caratteristiche
 Orientamento dell’edificio
 Caratteristiche degli aggetti
 Posizione degli ombreggiamenti presenti nel contesto
Modellazione in Google SketchUp
42
Fase II: Implementazione dei dati di input e definizione degli output
L’implementazione dei dati di input avviene attraverso l’IDF Editor di EnergyPlus, unica interfaccia
nativa che si frappone tra l’utente e la compilazione testuale delle informazioni da simulare:
 É organizzato in moduli e ogni
modulo in sottocategorie che ne
definiscono i contenuti.
 Ogni sottocategoria può essere
descritta attraverso la compilazione
di uno o più oggetti che, insieme,
vanno a definire le caratteristiche
del modello.
 Anche l’ottenimento dei risultati è
veicolato attraverso la creazione di
uno più oggetti.
 La compilazione degli oggetti è di
tipo alfanumerico.
Implementazione dei dati di input attraverso l’IDF Editor di EnergyPlus
43
Fase III: Lancio della Simulazione
Dopo aver implementato i dati di input e definito gli output all’Interno dell’IDF Editor di EnergyPlus, è
possibile lanciare la simulazione. I possibili esiti, a prescindere dalla qualità dei risultati, sono due:
 La simulazione è andata a buon
fine e il motore di calcolo ha
ultimato tutte le operazioni → è
dunque possibile procedere con la
valutazione dei risultati ottenuti.
 Il motore di calcolo non è stato in
grado di terminare la simulazione
per la presenza di uno o più errori
all’interno del modello → dopo
aver preso visione degli errori,
bisogna apportare gli opportuni
correttivi al modello attraverso l’IDF
Editor (Fase II)
Lancio della simulazione in EnergyPlus
44
Fase IV: Visualizzazione dei Risultati
Al termine della simulazione è possibile consultare i risultati ottenuti e valutarne la coerenza con il
visualizzatore OpenStudio Results Viewer. Le possibili casistiche, a questo punto, sono 3:
 I risultati sono utili e coerenti
rispetto agli obiettivi preposti → la
simulazione si considera conclusa.
 I risultati sono coerenti ma non
sono sufficienti al conseguimento
degli obiettivi → bisogna valutare
la ridefinizione di input e/o output
attraverso l’IDF Editor.
 I risultati non sono coerenti →
bisogna tornare alla Fase 2
ridefinire i dati di input in funzione
delle anomalie rilevate.
Visualizzazione grafica dei risultati attraverso OpenStudio Results Viewer
45
Visualizzazione e Interpretazione dei messaggi di errore
In fase di calcolo, EnergyPlus verifica che quantità e reciproche relazioni tra i dati di input vengano
rispettate. In caso contrario, la simulazione può non essere portata a conclusione ed EnergyPlus
fornisce una descrizione sintetica del tipo di errore occorso. I possibili livelli di errore sono tre:
 Warnings: possibili incongruenze negli input (non portano generalmente alla conclusione
anticipata della simulazione).
 Severe: errore grave nei dati di input o oggetti necessari mancanti.
 Fatal: Severe Errors che hanno condotto alla terminazione del SW.
Vediamo com’è fatto un tipico messaggio di errore!
46
Weather Data Files
 EnergyPlus accetta file climatici in formato *.epw (EnergyPlus Weather)
 Scopo del file climatico è quello di dare al motore di calcolo un’informazione precisa sulle
condizioni climatiche dell’ambiente in cui si sta elaborando la simulazione energetica.
 Raccoglie i dati orari delle principali grandezze meteorologiche di un anno solare per la
località di interesse (radiazione solare, temperature, umidità relativa e velocità e direzione
del vento) → Vediamo com’è fatto!
 L’Anno Tipo racchiude le grandezze meteorologiche più probabili ottenute attraverso la
rielaborazione statistica di serie storiche di dati meteo per una determinata località.
 Dal sito di EnergyPlus è possibile scaricare i Weather Data Files di più di 2100 località nel
mondo.
47
Weather Data Files: l’importanza del criterio di estrazione dei dati
Anche la scelta del Weather Data File deve essere consapevole e dipendente dallo scopo della
simulazione → nel caso in cui si faccia ricorso ad Anni Tipo è fondamentale valutarne criterio di
estrazione e trend mensili rispetto alla normativa ufficiale di riferimento.
Differenza percentuale (temperatura) tra Anni Tipo per la città di Milano costruiti con diverso criterio di estrazione
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Weather Data Files: personalizzare il file meteorologico
Ciascun file *.epw può essere personalizzato con dati provenienti da centraline meteorologiche
identificate dal professionista. Particolarmente interessante è la possibilità di creare file .*epw reali
per un dato anno di riferimento, da utilizzarsi, ad esempio, in caso di Energy Audit.
Differenza percentuale (temperatura) tra l’Anno Tipo realizzato con metodo di estrazione CNR e l’anno 2011 per la città di Milano
49
Personalizzare il File Meteorologico con Elements
 Open-source
 R/W file in formato *.epw
 Permette di elaborare file meteo
 Smart spreadsheet editor
 Conservazione automatica delle
relazioni variabili psicrometriche
 Strumenti per la trasformazione
dati (normalizzazione, offset…)
 Copia/Incolla da/verso Excel
Schermata principale di Elements
 Conversione automatica IP/SI
 Visualizzazione dati personalizzabile.
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Principali supporti alla modellazione
 Input/Output Reference (documentazione ufficiale): è la Bibbia di E+. Contiene la
spiegazione di tutti i moduli presenti all’interno del motore di calcolo nonché delle relative
modalità di implementazione.
 DataSet: raggiungibile in IDF Editor attraverso File > Open DataSet. Database contenente
le caratteristiche di tutti i principali materiali esistenti, degli impianti ecc.
 Examples Files: esempi precompilati e posti nella Directory di installazione di EnergyPlus.
Permettono di verificare le modalità di implementazione di casi particolari ed eventualmente
di riadattarne i contenuti alle proprie esigenze.
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Link Utili
 EnergyPlus: https://energyplus.net/
 Simergy: http://simergy.lbl.gov/
 OpenStudio: https://www.openstudio.net/
 Sito di supporto ufficiale per EnergyPlus: http://energyplus.helpserve.com
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Contatti
 Indirizzo e-mail: [email protected]
 Cellulare: +39 348 7473 048
 Skype: BuildingSimulationServices
 Sito Internet: www.building-simulation-professional.it
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